Цифровой пульсотахометр Советский патент 1988 года по МПК A61B5/02 

Риг.1

Изобретение относится к области медицины И медицинской техники и может быть использовано в устройствах контроля сердечной деятельности.

Цель изобретения - повышение точности измерения среднего значения частоты пульса при его изменениях.

На фиг„1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 - вре менные диаграмг-Ф его работы.

Устройство содерлдат датчик 1 пульса, счетные триггеры 2 и Sj генераторы 4 и .5 им11ульсов 5 элементы И 6-99 элементы И--НЕ 10-14, счетчики 15-18 импульсов, управляемые делители 19- 21 частотЫз одновибраторь 22 и 23, регистр 24 памяти 5 1щфровой индика- тор 25 и блок 26 тумблеров.

Устройство работает следующим об-

разом.

1

Перед началом измерения сигналом-,

поданным на шину начальной установки (НУ) счет№5е триггеры 2 и 3, 15-18 импульсов, одновибраторы 22 и 2 и регистр 24 памяти приводятся в нулевое состояние., Поступление первого пульсового импульса с датчика 1 пульса через элемент И 6 на счетный вход триггера 2 переводит последний в еди- ничное состояние. После этого импульсы с выхода генератора 4 начинают поступать через элемент 10 на счетный вход счетчика 15, Заполнение счетчика 15 продолжается до тех пор, пока приход второго пульсового им- пульса с выхода датчика 1 через элемент И 6 на счетный вход триггера 2 не вернет последний в нулевое состояние. Таким образом на счетчике 15 будет зафиксирован двочный код, значение которого пропорционально величине мгновенного периода Т измеряемого пульса и частоте генератора 4 Например 3 при частоте генератора 4s равной 4527 Гц, на счетчике 15 будет зафиксирована величина Tj, 4,,

Во время действия гсагедого пульсового импульсаJ кроме первого, пока триггер 2 на.ходится в нулевом состоянии, импульсь с выхода генератора 5 через элемент И-НЕ 12 поступают на счетный вход управляемого делителя 19 частоты, а с выхода последнего - на счетхгый вход счетчика 16. 5то продолжается до тех пор, пока на выходе переноса счетчика 16 не появится сигнал его переполнения который осу

Q

о

05 0 5

«

5

ществит запуск одновибратора 22 и импульс с инверсного выхода последнего, пройдя через элемент И-НЕ 11, установит счетчики 15 и 16 и управля- емьй делитель 19 частоты в нулевое состояниеf а, пройдя через элемент И 6, в единичное состояние триггер 2, прекратив тем самым прохождение импульсов с выхода генератора 5 через элемент И-НЕ 12. .

Если на счетный вход управляег гого делителя 19 частоты поступает N импульсов с выхода элемента И-НЕ 12, то на его выходе появится N T(,/K импульсов, которые заполняют счетчик 16 до переполнения, где К - коэффициент, определяемый параметрами делителя 19 частоты, например, для шестиразрядного управляемого делителя частоты . Пусть модуль счетчика

16,т.е. число импульсов, которыми его МОЖНО заполнить до переполнения, равен М, тогда N Т(. или N M-K/Tj.r Подставив выражение для Т получают N 64M/4,27 T.

Таким образом, размер N пачки импульсов, образованной на выходе элемента И-НЕ 12, обратно пропорционален величине мгновенного периода измеряемого пульса, т.е. прямопропорционален величине мгновенного пульса. Если счетчик 16 шестиразрядный и его модуль-М 64, получают (60/T), где 60/Т - число ударов в минуту мгновенного пульса

I ,

Эта пачка импульсов поступает на счетный вход управляемого делителя 20 частоты, коэффициент деления которого Кдд установлен набором блока 26 тумблеров, а с выхода делителя 20 импульсы поступают на вход прямого счета счетчика 18 импульсов и через элемент И 8 на счетный вход счетчика

17.Таким образом, в эти счетчики записывается код, равный , точнее, эта величина добавляется к содержимому счетчиков 17 и 18, полученному в предьщущем периоде пульса.По окончании пачки импульсов на выходе элемента И-НЕ 12, импульс с прямого выхода одновибратора 22 разрешает перепись содержимого счетчика 17 в регистр 24 памяти, а импульс с его инверсного выхода запускает одновиб- ратор 23, импульс с инверсного выхода которого, пройдя через элемент И-НЕ 14, устанавливает счетчик 17 и делители 20 и 21 частоты в нулевое

состояние j а, пройдя через элемент И 7, - устанавливает в единичное состо яние счетный триггел iB, разрешим тем самым поступление импульсов с выхода генератора 5 через элемент И-НЕ 13

на вход обратного счета счетчика 18 и на счетньм вход делителя 21 частоты, коэффициент деления которого К установлен набором блока 26 тумбле- ров, а с выхода делителя 21 импульсы через элемент И 8 поступают на счетный вход счетчика 17. После Toroj как содерлсимое счетчика 18 описано до нуля, на его выходе заема появля- ется сигнал, который, пройдя через элемент И 7 на счетный вход триггера 3, возвращает последний в нулевое состояние, прекратив прохождение импульсов с выхода генератора 5 через элемент И-НЕ 13, При этом в счетчике 17 записан код, величина которого в 1/Kg раз меньше величинь кода, который записан в счетчике 18,а в последний переписано содержимое регист- ра 24.

Таким образом, к приходу очередного пульсового импульса устройство оказьшается в состоянии, аналогичном

устройства максимальный размер пачки импульсов и, выбрав частоту генератора 5 достаточно большой, например 1 МГц, можно еньшить погрешность U до пренебрежимо малой величи- нь порядка единиц м.с.

Таким образом, в устройстве усреднение мгновенных значений периода пульса производится с помощью цифрового фильтра, образованного счетчика- ми 17 и 18, прямая связь между кото- осуществляется через регистр 24, а обратная - через управляемый делитель 21 частоты. Поскольку цифровой фильтр осуществляет преобразование непрерывно, т.е. с поступлением казй- дого нового значения на его вход на третьем счетчике фиксируется ср.едний пульс, полученньш с каждым импульсом пульса.

Изменяя набор блока 26 тумблеров, легко перестроить характеристики цифрового фильтра; что эквивалентно из - менению периода усреднения.

Формула изобретения Цифровой пульсотахометр5 содержа

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в устройствах контроля сердечной деятельности. Цель изобретения.- повьшение точности измерения среднего значения частоты пульса при его изменениях,.Цифровой пульсотахометр позволяет опредеНУ лять значение частоты сердечных сокращений, усредненное за заданное количество ударов пульса и уточняемое с каждым ударом пульса. Устройство содержит датчик 1 пульса, счетные триггеры 2 и 3, генераторы 4 и 5 импульсов, элементы И 6 - 9, элементы И-НЕ 10-14, счетчики 15-18 импульсов, управляемые делители 19-21 частоты, одновибраторы 22 и 23, регистр 24 памяти, цифровой индикатор 25 и блок 26 тумблеров. Усреднение мгновенных значений периода пульса производится с помощью цифрового фильтра, образованного, счетчиками 17 и 18, прямая связь между которыми осуществляется через регистр 24 памяти, а обратная через управляемый делитель 21 частоты. 2 ил. S (Л с

35

его состоянию после окончания первого Q щий датчик пульса, первые элемент И пульсового импульса 3 с той лишь разницей, что в счетчике 17 оказывается зафиксировано предыдущее содержимое счетчика 18, уменьшенное в 1/Kj. раз, а в счетчике 18 - предьщущее содержи- ;мое счетчика 17. I

Следовательно, делители 20 и 21 часчасто ты, счетчики 17 и 18 и регистр 24 образуют цифровой фильтрs дискретная -передаточная характеристика кото- 40 рого равна К (1+Z)/(1-K,-Z).

С учетом приведенной выше характеристики пачки N импульсов, поступаю- , щей на вход этого фильтра, для коэффициентов К. и К,, могут быть выбраны, 45

jгЛ.

например, следующие значения: , К М/256.

Работа устройства поясняется временной диаграммой на фиг,2, на которой показаны сигналы на выходах эле- менто.в 1-3,9,10,12,13,16,18,22 и 23. Временной масштаб на этой диаграмме для наглядности искажен. Из этой диаграммы .видно, что кaждьп мгновенный пульсовый период, кроме первого, уменьшается на величину л, которая пропорциональна длине пачки N и обратно пропорциональна частоте генератора 5. Для приведенных параметров

счетньж триггер, генератор импульсов и управляемый дел 1тель частоты, первый, второй и третий счетчики импульсов и цифровой индикатор, причем выход датчика пульса соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетного триггера, информационные выходы первого счетчика импульсов соединены с управляющими входами первого управляемого делителя частоты, а информационные выходы третьего счетчика - с иифровьм индикатором,

отличающий ся тем, что., с целью повышения точности измерения среднего значения частоты пульса при

его изменениях, он содержит вторъ е генератор импульсов и счетный гер, четвертый счетчик импульсов,

5Q второй, третий и четвертый .элементы И, второй и третий управляемые делители частоты, первый и второй одно- вибраторы, с первого по пяты11 элементы И-НЕ, регистр памяти и блок тумбgg леров, причем прямой и инверсный выходы первого счетного триггера соединены соответственно с первыми вхо- дами первого и второго элементов , вторые входы которых соединены

35

Q щий датчик пульса, первые элемент И

40

45

счетньж триггер, генератор импульсов и управляемый дел 1тель частоты, первый, второй и третий счетчики импульсов и цифровой индикатор, причем выход датчика пульса соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетного триггера, информационные выходы первого счетчика импульсов соединены с управляющими входами первого управляемого делителя частоты, а информационные выходы третьего счетчика - с иифровьм индикатором,

отличающий ся тем, что., с целью повышения точности измерения среднего значения частоты пульса при

его изменениях, он содержит вторъ е генератор импульсов и счетный гер, четвертый счетчик импульсов,

5Q второй, третий и четвертый .элементы И, второй и третий управляемые делители частоты, первый и второй одно- вибраторы, с первого по пяты11 элементы И-НЕ, регистр памяти и блок тумбgg леров, причем прямой и инверсный выходы первого счетного триггера соединены соответственно с первыми вхо- дами первого и второго элементов , вторые входы которых соединены

соответственно с выходами первого и второго генераторов импульсов, л выходы - со счетными входами первого управляемого счетчика импульсов и первого и второго делителей частоты, а третий вход второго элемента И-НЕ - с выходо м датчика пульса, выход первого управляемого делителя частоты соединен со счетным входом четвертого счетчика импульсов, выход переноса которого соединен с входом запуска первого од11овибратора, прямой выход которого соединен с синхровходом регистра памяти, а инверсный - с входом 5 телей частоты соединены с выходами

запуска второго одновибратора, вторым входом первого элемента И и первым входом третьего элементы И-НЕ, выход I которого соединен с входами сброса I первого и четвертого счетчиков импульсов ц первого управляемого дели- теЛя частоты, инверсный выход второго одновибратора соединен с первым I входом второго элемента И, второй- I вход которого соединен с выходом зае- :ма третьего счетчика импульсов, а вы- ;ход - со счетным входом второго счетного триггера, прямой выход кото- pDro соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов, а выход - со I счетным входом третьего управляемого Iделителя частоты и входом обратного .

,счета третьего счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с выходами регистра сдвига, вход прямого счета которого соединен с первым входом третьего элемента И и выходом второго управляемого делителя частоты, а вход управления, записью - с выходом четвертого элемента И,первый и второй входы которого соединены соответственно с прямым выходом первого и иньерсным выходом второго счетных триггеров, управляющие входы второго и третьего управляемых дели0

блока тумблеров, а их входы сброса - ,с входом сброса второго счетчика импульсов и выходом пятого элемента И- НЕ, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго одновибратора, а второй вход - с вторым входом третьего элемента И-НЕ, шиной начальной установки устройства и входами сброса первых и вторых счетных триг- 5 геров и одновибраторов, третьего счетчика импульсов и регистра памяти, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго счетчика, второй вход третье го элемента И подключен к выходу третьего управляемого делителя частоты, а его выход - к счетному входу второго счетчика импульсов.

0

j

Л

Составитель А.Фальцман Редактор Е.Пагп Техред М.ДидьпсКорректор Э.Лончакова

Заказ 5986/4

Тираж 655

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

CM

Подписное